JP2005101409A - キャパシタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】充電により負極12の電位が0.005V(対Li/Li+電位)に到達したときに、正極11の電位が4.2V(対Li/Li+電位)以下となるように、上記正極容量と上記負極容量を調整する。また、上記正極の電極面積をこれと対向する上記負極の電極面積よりも大きくする。
【選択図】 図1
Description
Q+=(V+−V0)×C0×W+÷3.6 ・・・(1)
式(1)において、V+は正極上限電位すなわち電解液の分解が起こらない最大電位である。V0は正極の浸漬電位、C0は正極活物質1g当りの静電容(F/g)、W+は正極活物質重量である。
Q−=Q0×W− ・・・(2)
式(2)において、Q0(mAh/g)は負極活物質1g当りの放電容量、すなわち負極電位が浸漬電位から0.005V(対Li/Li+電位)に到達するまでの放電容量である。W−は負極活物質重量である。
R=(Q0×3.6)÷{(V+−V0)×C0} ・・・(1)
本発明では、上記式(3)により求められる最適な活物質重量比Rでセルを作製するが、その重量比Rの調整に際しては次のようなことを考慮する。
V+={(Q0×3.6)÷(R×C0)}+V0 ・・・(4)
式(4)からわかるように、R値が所定よりも小さくなった場合は、V+が大きくなって、電解液の分解によるガス発生が起こる。また、R値が所定よりも大きくなった場合は、V+が小さくなって、完成セル(キャパシタ)の定格電圧が小さくなってしまう。セル(キャパシタ)のエネルギーは電圧の二乗に比例するため、定格電圧が小さくなることは避けなければならない。
以下、具体的な実施例を示す。
====電極およびセル作製====
活性炭、導電材、バインダからなる混合スラリを厚さ20μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥後にプレスを行い、これを所定サイズに裁断して正電極を作製した。また、炭素材料とバインダからなる混合スラリを厚さ12μmの銅箔に塗布し、乾燥後にプレスを行い、これを所定サイズに裁断して負電極とした。この場合、正極と負極の活物質重量比がR=7.5となるように調製した。
作製したセルのエネルギーを次の測定条件により求めた。
充電条件:定電流定電圧方式で、電圧4.2V、電流1A、時間10分とした。
放電条件:定電流方式で、電流1A、終止電圧2.5Vとした。
上記条件にて充放電容量(Asec)を測定し、下式によりエネルギー(J)を算出した。
エネルギー(J)=放電容量(Asec)×平均作動電圧(V)
====電極およびセル作製====
活物質重量比がR=7.0となるように調製した以外は、実施例1と同様に作製した。
====エネルギー測定====
充電電圧を4.1Vに変更した以外は、実施例1と同様の条件にて行った。
====電極およびセル作製====
活物質重量比がR=8.0となるように調製した以外は、実施例1と同様に作製した。
====エネルギー測定====
充電電圧を4.1Vに変更した以外は、実施例1と同様の条件にて行った。
以下、具体的な実施例を示す。
====電極およびセル作製====
活性炭、導電材、バインダからなる混合スラリを厚さ20μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥後にプレスを行い、これを所定サイズに裁断して正電極を作製した。また、炭素材料とバインダからなる混合スラリを厚さ12μmの銅箔に塗布し、乾燥後にプレスを行い、これを所定サイズに裁断して負電極とした。
この場合、正極と負極の活物質重量比Rが7.5となるように調製した。また、負電極の塗布は、炭素材料重量が0.7mg/cm2となるように行った。負極の電極面積S−と上記正極の電極面積S+の比r(S−/S+)は、r=0.9とした。
作製したセルのエネルギーおよび内部抵抗を次の測定条件により求めた。
充電条件:定電流定電圧方式で、電圧4.2V、電流1A、時間10分とした。
放電条件:定電流方式で、電流1A、終止電圧2.5Vとした。
上記条件にて充放電容量(Asec)を測定し、下式によりエネルギー(J)を算出した。
エネルギー(J)=放電容量(Asec)×平均作動電圧(V)
内部抵抗測定条件:AC1kHzとした。
====電極およびセル作製====
活物質重量比がR=7.5、電極面積比がr=0.8となるように調製したこと以外は、実施例2と同様に作製した。
====エネルギーおよび内部抵抗測定====
実施例2と同様の条件にて行った。
====電極およびセル作製====
活物質重量比がR=7.5、電極面積比がr=0.6となるように調製したこと以外は、実施例2と同様に作製した。
====エネルギーおよび内部抵抗測定====
実施例2と同様の条件にて行った。
====電極およびセル作製====
活物質重量比がR=7.1、電極面積比がr=1.0となるように調製したこと以外は、実施例2と同様に作製した。
充電電圧を4.1Vに変更した以外は、実施例2と同様の条件にて行った。
上記実施例2〜4と比較例3の各測定結果を、正電極の単位面積当たりの活性炭重量(mg/cm2)とともに、表2に示す。
12 負極
13 セパレータ
14 参照電極
15 バネ
Claims (3)
- 活性炭を含む正極と、リチウムイオンを吸蔵放出しうる炭素材料を含む負極と、リチウム塩を含む有機電解液とを有するキャパシタにおいて、充電により上記負極電位が0.005V(対Li/Li+電位)に到達したときの上記正極電位が4.2V(対Li/Li+電位)以下となるように上記正極容量と上記負極容量を調整したことを特徴とするキャパシタ。
- 請求項1において、上記正極の電極面積がこれと対向する上記負極の電極面積よりも大きいことを特徴とするキャパシタ。
- 請求項1において、上記負極の電極面積S−と上記正極の電極面積S+の比r(S−/S+)が、0.5<r<1.0の範囲であることを特徴とするキャパシタ。
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